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7 große Herausforderungen eines Stromnetzes und ihre Lösungen

14. Oktober 2020 von Radoslav Stompf
7 große Herausforderungen eines Stromnetzes und ihre Lösungen

Elektrizität ist eine mächtige Sache. Um seine Vorteile nutzen zu können, ist es notwendig, dass die Strommenge im Netz dem tatsächlichen Verbrauchsbedarf entspricht. Aufgrund der ständig steigenden Nachfrage und der zunehmenden Beliebtheit von Fortschritten wie Elektrofahrzeugen gibt es einige Herausforderungen, denen sich Stromnetzbetreiber stellen müssen.

 

 

 

1. Wachsende Menge an erneuerbaren Energiequellen

 

Es wird erwartet, dass bis 2050 62 %der erzeugten Energie durch erneuerbare Energien gedeckt werden. Im Vergleich dazu entsprach die Menge der im Jahr 2019 erzeugten grünen Energie 27 %der weltweiten Produktion und nur 13 % dergesamten Produktionskapazität in der Slowakei. Die Verbindung von erneuerbaren Energiequellen (EE) mit dem Netz ist jedoch nicht so einfach, wie es scheinen mag, und ihre Effektivität ist vollständig von den Wetterbedingungen abhängig. Unter diesem Gesichtspunkt werden EE als instabile Energiequelle betrachtet und ihr Betrieb kann ohne ein fortschrittliches Managementsystem ein ernsthaftesUngleichgewicht im Netz verursachen.

 

 

 

Lösung: Elektrizitätsspeicherung.Batterien oder andere Energiespeichersysteme, die ungenutzte Energie speichern und für späteren Bedarf aufbewahren können. Künstliche Intelligenz kann Vorhersagesysteme verbessern und so genauere Wetter- oder Energieverbrauchsprognosen ermöglichen. Mit diesem Ansatz können Versorgungsunternehmen diePlanung des Strombedarfs ihrer Kundenverbessern und intelligente Energiemanagementlösungen können grüne Energie zu einer zuverlässigen Alternative zu fossilen Brennstoffen machen.

 

 

 

2. Verluste bei der Elektrizitätsübertragung

 

Die Stromverteilung über große Entfernungen erhöht die Temperatur innerhalb der Stromleitungen und verursacht dadurch erhebliche Energieverluste in Form von Wärme. Am Ende werden diese Verluste von den täglichen Stromverbrauchern bezahlt. Im Jahr 2019 machten die Gebühren für Stromübertragungsverluste 4,57% des Endstrompreises für Haushalte und 4 % für Unternehmen in der Slowakei aus. Auch wenn die Menge an Energie, die verloren geht, in Europa relativ gering ist, etwa 4-5 %, erreicht sie in anderen Ländern viel höhere Zahlen. Zum Beispiel 19 % in Indien und erstaunliche 50 %in Haiti.

 

 

 

Die Lösung:Dezentralisierung der Energie: Weg von der Stromerzeugung in wenigen großen Kraftwerken, hin zu einem System kleiner lokaler Energiequellen, die dafür sorgen, dass die Energie möglichst nah an der Quelle verbraucht wird, auch auf der Ebene einzelner Wohngebäude, z. B. Prosumer.

 

 

 

3. Häufige Stromausfälle

 

Die beiden häufigsten Ursachen für Stromausfälle sind extreme Wetterbedingungen und verschlissene Stromleitungen. Während Europa nicht so häufig betroffen ist, bedrohen schwerwiegende Fälle von Stromausfällen Millionen von Menschen und haben in Australien und den USA bereits Schäden in Milliardenhöhe verursacht. Neben der Lähmung des Lebens in den betroffenen Gebieten kann ein großflächiger Stromausfall auch zu Schäden an elektronischen Geräten und zum Verlust wichtiger Daten führen.

 

 

 

DieLösung: ErhöhteEnergieautarkie. Backup-Quellen, wie z. B. Batterien, können bei Stromausfällen lang anhaltenden Schutz bieten und den kontinuierlichen Betrieb wichtiger Geräte sicherstellen. In Kombination mit einer erneuerbaren Energiequelle kann ein Lieferpunkt grüne Energie horten und für den späteren Gebrauch speichern.

 

 

 

4. Elektromobilität

 

Elektrofahrzeuge (EV) sind noch selten, aber die schnellen Fortschritte in der Technologie erhöhen ihre Popularität. Allerdings kann das Aufladen von EVs eine beträchtliche Zeit in Anspruch nehmen und wenn wir es uns nicht erlauben können, einen halben Tag an der Tankstelle zu verbringen, müssen wir einen Supercharger benutzen, der eine immense Menge an Energie verbraucht. Zum Vergleich: Eine volle Ladung mit einem Supercharger entspricht dem Start von 70 Klimaanlagen auf einmal. Eine solche sofortige Änderung des Strombedarfs ist ein großesProblem für das Stromnetz.

 

 

 

Die Lösung: SmartGrid, also die Online-Anbindungverschiedener Quellen wie Solarpanels, Batterien, EV-Ladegeräte oder anderer Geräte. Durch die Analyse der gesammelten "Big Data" in Echtzeit ist es möglich, die Reaktionszeit auf die Veränderungen im Stromnetz zu beschleunigen und so eine qualitativ hochwertige und stabile Energieversorgung zu gewährleisten. Oder anders ausgedrückt: Geräte können ungenutzte Energie entsorgen, um sie anderen Geräten, die sie benötigen, zugutekommen zu lassen.

 

 

 

5. Modernisierung des Stromnetzes

 

Da die Lebensdauer von Stromleitungen nicht ewig ist und die Renovierung oder der Bau neuer Stromleitungen kostspielig ist, besteht ein ständiger Bedarf, die Kapazität des Netzes zu erhöhen.

 

 

 

DieLösung:Dezentralisierung der Energie. Wie bereits erwähnt, senkt die lokale Energieerzeugung und der lokale Energieverbrauch die Menge an Strom, die über das Stromnetz verteilt wird. Daher sind die Übertragungsverluste geringer und weniger belastete Stromleitungen halten länger.

 

 

 

6. Bedrohung durch Cyber-Attacken

 

Die Digitalisierung des Energiesektors hat auch ihre Nebenwirkungen. Es wurden bereits Fälle bekannt, in denen eine Gruppe von Hackern in die Systeme von Energieunternehmen eingedrungen ist und tausende Haushalte einem kontrollierten Blackout ausgesetzt hat.

 

 

 

DieLösung: Blockchain. Das Potenzial verteilter Datenbanken zur Beseitigung von Cyberangriffen hat sich als so effizient erwiesen, dass selbst internationale Finanzinstitute wie J.P. Morgan und Nasdaq über deren Einsatz nachdenken. Ähnlich wie bei der Dezentralisierung der Energieerzeugung, bei der die Verantwortung für den Netzbetrieb nicht in den Händen eines einzelnen Anbieters liegt, bedeuten verteilte Datenbanken, dass ein Angriff auf einen einzelnen Punkt im Netz, z. B. ein Kraftwerk, den Betrieb des gesamten Systems nicht beeinträchtigen kann.

 

 

 

7. Bedrohung durch terroristische Angriffe

 

Auch wenn ein Angriff auf Lebensmittelquellen oder andere lebenswichtige Versorgungsgüter zu großen Problemen und Panik in der Gesellschaft führen kann, kann die Situation mit den heutigen Transportmöglichkeiten relativ schnell gelöst werden. Auf der anderen Seite kann die Zerstörung von Stromleitungen viel länger dauern, um sie zu reparieren.

 

 

 

DieLösung: Microgrids. Oder, einfach gesagt, energieautarke Gemeinschaften. Wenn eine Terrorgruppe beschließen würde, die Energieversorgung im großen Stil zu stoppen, wäre ein Angriff auf eine große Anzahl von Microgrids nötig.

 


Über Radoslav Stompf

Stompf

Radoslav Stompf ist Mitbegründer und CEO von FUERGY. Radoslav hat +20 Jahre Erfahrung in der Entwicklung von Steuerungs- und Optimierungssystemen für die Energiewirtschaft. Er war Senior Application Consultant bei einem Anbieter von umfassenden IT-Lösungen für Energie- und Industrieunternehmen in Mitteleuropa. Im Jahr 2014 war er Mitbegründer von SmartEn, wo er die Energieoptimierung für große Kunden in einer Größenordnung von mehr als 10 Mio. EUR jährlich sicherte. Radoslavs Mission ist es, die Zukunft des globalen Energiemarktes mitzugestalten.


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